JP4753793B2

JP4753793B2 - 電子写真用感光体の特性評価装置及び特性評価方法

Info

Publication number: JP4753793B2
Application number: JP2006138893A
Authority: JP
Inventors: 紀保齋藤; 潔増田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-05-18
Filing date: 2006-05-18
Publication date: 2011-08-24
Anticipated expiration: 2026-05-18
Also published as: JP2007310127A

Description

本発明は、レーザープリンタ、複写機等の画像形成装置に使用される電子写真用感光体の検査方法及び検査装置に関するものである。

特許文献１（特開平４−２６８５２号公報）には、着脱可能な感光体ドラムを回転可能に保持するとともに、保持された感光体ドラム表面を軸心方向のほぼ全域にわたって帯電させる帯電装置、及び該帯電装置による帯電位置から感光体ドラムの回転方向下流側位置にて、該感光体ドラムの表面を軸心方向のほぼ全域にわたって露光する光源を有する帯電露光ユニットと、該帯電露光ユニットに保持された感光体ドラムを所定方向に回転させる感光体ドラム回転手段と、該感光体ドラムの軸心方向に移動可能に配線されており、前記光源による露光位置よりも感光体ドラムの回転方向下流側にて該感光体ドラムの表面の電位を測定する電位センサと、該電位センサを感光体ドラムの軸方向へ移動させるセンサ移動手段と、該電位センサによる測定位置よりも感光体ドラムの回転方向下流側位置にて該感光体ドラムの表面を軸方向のほぼ全域にわたって除電する除電装置とを具備する感光体ドラムの感光体特性測定装置が記載されている。

また、特許文献２（特開２００３−２９５７２号公報）には、少なくとも帯電手段、露光手段、表面電位測定手段を取り付けた作動ユニットを円筒形の感光体を母線方向に移動させて諸値を測定する感光体の特性評価方法であって、該感光体はアモルファスシリコンを主成分とする光導電層を有し、該帯電器の有効帯電範囲が２〜１５ｃｍであり、該露光手段は、露光量、露光波長が可変であることを特徴とする感光体の特性評価方法が記載され、これにより、上記の諸特性を総合的、かつ高精度に評価することが可能となる旨記載されている。

その他の従来技術として、特許文献３（特開平６−２３６０９０号公報）には、感光体ドラムに少なくとも帯電と露光を与えて電気特性を測定する特性測定装置において、感光体ドラムに帯電を与えるための帯電手段、露光手段、露光量を変化させて電位減衰量を測定する際、露光させる光を一部分岐するハーフミラー、分岐された光の光量を測定する光量センサ、および電位測定手段を設けてなる感光体ドラムの特性測定装置が記載されている。

しかし、光源で使用するランプがタングステンランプやハロゲンランプ等の白色光を使用して特性評価する場合には、同じ照度で設定した場合でも、光源が劣化すると発光スペクトルも変化してしまい、同じ感光体を測定しても感光体白色光感度が変化してしまうことがあるが、従来特許公報にはこのことについては記載されていない。
通常、発光スペクトルが変化しないようにするため、特性評価装置でのランプの管理方法は、発光スペクトルが同じとなる色温度になるようにランプ点灯電圧で管理をすることが多いが、ランプ交換した直後は問題無いが、劣化と共に発光スペクトルは変化するため、白色光感度が変化してしまう問題が生じていた。また、同じ目的で製作した特性評価装置であっても、ライトガイドを使用した特性評価装置と、ライトガイドを使用していない特性評価装置では、光スペクトルが変わってしまい、白色光感度が違う状況も発生しており、これらの問題にも対応できる電子写真用感光体の特性評価装置が要望される。

特開平４−２６８５２号公報特開２００３−２９５７２号公報特開平６−２３６０９０号公報

本発明の目的は、電子写真用感光体の特性評価装置において、感光体照射面における光スペクトル変化に対応可能な特性評価方法及び特性評価装置を提供することである。

上記課題は、以下の本発明により解決される。
（１）「帯電装置、白色光光源を有する露光装置、表面電位検出装置を備えた電子写真用感光体の特性評価装置において、基準とする感光体の白色光感度値を測定し、前記白色光感度値が任意に設定される判定基準値内にない場合に、前記白色光光源のランプ点灯電圧を変化させ、測定対象とする感光体の感度を計測する電子写真用感光体特性評価方法。」
（２）「前記基準とする感光体の白色光感度が、遅く測定される場合は、白色光光源のランプ点灯電圧を低い方に下げて測定対象とする感光体の感度を測定することを特徴とする前記第（１）項に記載の電子写真用感光体特性評価方法」、
（３）「前記基準とする感光体の白色光感度が、早く測定される場合は、白色光光源のランプ点灯電圧を上げて測定対象とする感光体の感度を測定することを特徴とする前記第（１）項に記載の電子写真用感光体特性評価方法」、
（４）「前記第（１）項乃至第（３）項のいずれかに記載の電子写真用感光体特性評価方法において、前記基準とする感光体の白色光感度に合わせて、白色光光源のランプ点灯電圧を自動調整する機能がついていることを特徴とする電子写真用感光体特性評価装置」

本発明によれば、電子写真用感光体の特性評価装置において、感光体照射面における光スペクトル変化に対応可能な特性評価方法及び特性評価装置を提供することができる。
即ち、本発明の電子写真用感光体特性評価方法によれば、光源の劣化等による光スペクトル変化や、ライトガイド有無等の違いによる装置の違いで発生する光スペクトル変化に影響されない、感度計測結果を得ることができる。
また、本発明の電子写真用感光体特性評価装置は、基準とする感光体の白色光感度に合わせて、白色光光源のランプ点灯電圧を自動調整する機能がついていることにより、測定者の負担が軽減されるという優れた効果を奏する。

以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。感光体はドラム形状のものを取り上げて説明するが、これに限定されるわけではない。
図１は、本発明にかかる感光体の特性評価装置の概略図である。図１を参照しながら特性評価装置を説明する。
特性評価装置は、感光体ドラム（１）を露光する露光ランプ（１０）、感光体ドラム（１）の電位を計測する表面電位計プローブ（３）、感光体ドラム（１）を帯電するコロナ帯電器（６）、コロナ帯電器（６）へ電圧を供給するための電源（７）、感光体ドラム（１）を除電する除電用光源（８）、露光ランプ（１０）を覆うランプボックス（１１）、露光した光を電子写真用感光体の照射面までガイドする、露光ガイドボックス（２）を有している。

この特性評価装置では、感光体ドラム（１）を矢印の方向に回転し、電源（７）から高電圧が出力され、コロナ帯電器（６）によって感光体ドラム（１）が帯電される。その後、感光体ドラム（１）中の通過電流は、（５）の信号処理回路に送られる（信号処理回路の中には図示されていない平滑化回路が組み込まれており、平滑化回路によって通過電流の平滑化が行われる）。その後、Ａ／Ｄ変換器によってデジタル信号に変換されコントローラに送られデジタル信号が演算処理される。また、感光体ドラム（１）の表面電位は、表面電位計プローブ（３）からモニタ部である表面電位計（４）に送られモニタされ、信号処理回路（９）に送られる。その後Ａ／Ｄ変換器によって変換され、次にコントローラに送られ演算処理される。露光ランプ（１０）とコントローラは接続されており、露光ランプのランプ点灯電圧をコントローラで制御可能となっている。感光体ドラム（１）周りのユニットは、デジタルリレー出力によってＯＮ／ＯＦＦ制御されている。また、感光体の露光後電位は、露光ランプ（１０）を使用することによって、測定ができ、感光体の表面電位を取り除く場合は、除電用光源（８）を使用し取り除くことが可能であり、感光体ドラム（１）の帯電特性、光減衰特性等の特性評価が可能である。
ここで、本発明における白色光感度は、電位が、予じめ意図した所期電位レベルに減衰するまでに要した時間（ｓ）と、露光照度（ｌｘ）を乗じて算出した露光量（ｌｘ・ｓ）を意味し、したがって、「白色光感度が遅く測定される」又は「早く測定される」とは、基準とする感光体の白色光感度（前記予定電位レベルまで減衰させるに要した露光量（「露光照度（ｌｘ）」と「露光時間（ｓ）」の積による露光量）のうち、露光時間（ｓ）が「長い」又は「短い」を意味する。本発明においては、但し、露光による前記「所期減衰電位レベル」は、別段特定の値である必要は無論ない。
また、白色光光源のランプ点灯電圧調整の内容にも別段の制限は必要ないが、前記予定電位レベルまで減衰させるに要した露光量（「露光照度（ｌｘ）」と「露光時間（ｓ）」の積による露光量）のうち、「露光時間（ｓ）」を一定としたときの「露光照度（ｌｘ）」を、感光体の標準白色光感度（前記「測定に先立って基準とする感光体の白色光感度」；閾値光感度）の±３％以内に保つような露光照度のランプ点灯電圧に調整することが好ましい。

露光装置には、蛍光灯、タングステンランプ、ハロゲンランプ、水銀灯、ナトリウム灯、発光ダイオード（ＬＥＤ）、半導体レーザー（ＬＤ）、エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）などの発光物全般を用いることができる。そして、所望の波長域の光のみを照射するために、シャープカットフィルター、バンドパスフィルター、近赤外カットフィルター、ダイクロイックフィルター、干渉フィルター、色温度変換フィルターなどの各種フィルターを用いることもでき、光量を下げるために、ニュートラルデンシティフルターを用いることもできる。

被試験試料の表面を帯電処理するための帯電装置用電源回路の制御手段、該被試験試料を光照射するための光源用電源回路の制御手段は、図示されてないが、これらとしては、従来公知のものをそのまま用いることができる。

特性評価装置は、光を透過しない暗箱、あるいは暗幕等で覆われている。暗箱あるいは暗幕で覆われていないと、試験時に外部環境（風・光・温度）の影響を受け、正確な特性評価が困難となる。但し、コントローラ・信号処理回路等、感光体ドラムの評価に影響の無いものに関しては、暗箱あるいは暗幕で覆う必要はない。

本発明の実施に用いる感光体は、導電性支持体の上に電荷発生層、電荷輸送層が形成されたもの、更に電荷輸送層の上に保護層が形成されたもの等が使用される。導電性支持体および電荷発生層、電荷輸送層としては、公知のものを使用することができる。

次に、図１に示すような感光体の特性評価装置で、露光ランプにタングステンランプを使用し、タングステンランプの色温度の時間推移を確認した（感光体照射面における光スペクトルを確認）。発光スペクトルから色温度を算出し（５００ｎｍと７００ｎｍの測定結果の比で、プランクの輻射公式から算出した）、色温度変化について調査した結果を表１に示す。タングステンランプは富士電球株式会社製 FP8DC 120V100Wを使用し、発光スペクトル測定時に使用した光スペクトラムアナライザーは、ADVANTEST株式会社製 Q8381Aを使用した。また、タングステンランプのランプ点灯電圧は、１０６Ｖに設定し測定した。

表１の結果から、使用時間が長くなると色温度が変化しており、発光スペクトルに変化が生じていることが分かる。ランプ点灯電圧を固定して使用するという管理方法では、使用時間と共に発光スペクトルが変化して色温度に変化が生じる為に、同じタングステンランプを長時間使用した場合には、同じ白色光感度が得られない可能性があることが分かる。

次に、図１に示すような感光体の特性評価装置を用いた条件を条件（１）とし、感光体面に照射される光スペクトルを確認した。露光ランプには、タングステンランプ（富士電球株式会社製 FP8DC 120V100W）を使用した。また、タングステンランプは２８５６Ｋの明るさになるランプ点灯電圧（製造メーカー計測済み）を１０６Ｖに設定して、発光スペクトルを測定した。

また、図２に示すようなランプボックス（１１）と露光ガイドボックス（２）を分離し、ライトガイド（１２）によって光を露光ガイドボックスへ持ってきた条件を条件（２）として、感光体面に照射される光スペクトルを測定した。露光ランプには、条件（１）と同じタングステンランプを使用し、タングステンランプは２８５６Ｋの明るさになるランプ点灯電圧１０６Ｖに設定して、発光スペクトルを測定した。また、使用したライトガイドは林時計株式会社製多成分ガラスファイバーを使用した。
発光スペクトルを比較した結果を図３に示す。なお、図３のグラフでのＹ軸は、４００ｎｍ〜１０００ｎｍでの最大光量を１として算出。

また、条件（１）と条件（２）の特性評価装置で感光体の電位を−８００Ｖから−８０Ｖに減衰するまでの白色光感度（電位が減衰するまでに要した時間（ｓ）と、露光照度（ｌｘ）を乗じて算出した露光量（ｌｘ・ｓ））を算出した結果を表２に示す。
感度算出したときの条件は、条件（１）、条件（２）ともコロナ帯電器に電圧を供給する電源は、ＴＲＥＫ社製高圧電源６１０Ｅを使用し、表面電位の計測には、ＴＲＥＫ社製表面電位計Model344とTREK社製表面電位計プローブＭｏｄｅｌ６０００Ｂ−７Ｃを使用して計測した。また、感光体は、リコーPC LASER SP-90用感光体と同じ材料・処方構成を使用し。測定条件として、感光体面での照度（ミノルタ社製、Ｔ−１Ｍで計測）は１９．７ｌｕｘとし、感光体回転数は１８００ｒｐｍで行なった。

図３のグラフの結果から、同じランプで同じ色温度になるランプ点灯電圧で使用した場合でも、ライトガイド等で光を持って来た場合には、光スペクトルが変化していることが分かる。また、表２の結果から、同じランプを使用した場合でも、ライトガイドを使用有無によって、白色光感度測定結果に違いが生じることも分かる。

以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により、何等限定されるものではない。
図１に示す特性評価装置を使用する。
露光ランプには、タングステンランプ（富士電球株式会社 FP8DC 120V100W）を使用した。使用するタングステンランプの色温度２８５６Ｋでのランプ点灯電圧は、１０６．０Ｖである。コロナ帯電器に電圧を供給する電源は、ＴＲＥＫ社製高圧電源６１０Ｅを使用し、表面電位の計測には、ＴＲＥＫ社製表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４とＴＲＥＫ社製表面電位計プローブＭｏｄｅｌ６０００Ｂ−７Ｃを使用して計測した。また、感光体は、リコーPC LASER SP-90用感光体と同じ材料・処方構成を使用した。測定条件として、感光体面での照度（ミノルタ社製、Ｔ−１Ｍで計測）は１９．７ｌｕｘとし、感光体回転数は１８００ｒｐｍで特性評価を実施した。

＜比較例１（基準感度例）＞
タングステンランプ新品時にランプ点灯電圧が２８５６Ｋとなるランプ点灯電圧１０６．０Ｖで特性評価を実施した。

＜比較例２＞
タングステンランプ１００ｈｒ点灯後、ランプ点灯電圧を１０６．０Ｖとして特性評価を実施した。

＜比較例３＞
タングステンランプ１００ｈｒ点灯後、ランプ点灯電圧を１００．０Ｖとして特性評価を実施した。

＜実施例１＞
タングステンランプ１００ｈｒ点灯後、ランプ点灯電圧を１１０．０Ｖに設定し特性評価を実施した。

＜比較例４＞
タングステンランプ１００ｈｒ点灯後、ランプ点灯電圧を１１５．０Ｖとして特性評価を実施した。

特性評価装置で感光体の電位が−８００Ｖから−８０Ｖに減衰するまでの白色光感度（電位が減衰するまでに要した時間と、露光照度を乗じて算出した露光量）を算出した結果を表３に示す。また、ランプ点灯電圧と本来の感度値との差についての関係を図５に示す。

表３の結果から、長時間使用し続けたランプでは、同じランプ点灯電圧で特性評価を行なうと特性結果に違いが生じることが分かる（比較例１と比較例２）。また、その場合はランプ点灯電圧を変化させることで、本来の計測結果を得ることができることも分かる（比較例１と実施例１）。しかし、ランプ点灯電圧を変化させる場合には、白色光感度が早くなった場合には、ランプ点灯電圧を上げる方法でなければ、本来の計測結果から大きく離れてしまうことも分かる（比較例３）。
また図１では、コントローラ側から露光ランプの点灯電圧を調整できる構造となっており、基準とする感光体の白色光感度をコントローラの記憶領域にあらかじめ保存しておき、これとそのときの感度計測結果を比較し、白色光感度が早い場合にはランプ点灯電圧を上げ、感度が同レベルになるランプ点灯電圧を検索する機能を持たせることで、測定者の負担が軽減する。実際に、この機能を使った場合では、測定者の測定時に拘束される時間が、平均で約１０分間短縮された（ランプ点灯電圧調整機能のフローチャートを図４に示す）。
また、基準とする感光体の判定基準は本来の感度値の±３％としていたため、ランプ点灯時間が１００ｈｒであっても、ランプ点灯電圧１１０Ｖで計測が可能となることが分かった。

次に、図１と図２に示す特性評価装置を使用する。
露光ランプには、全て同じタングステンランプ（富士電球株式会社 FP8DC 120V100W）を使用した（使用するタングステンランプの色温度２８５６Ｋでのランプ点灯電圧は、１０６．０Ｖ）。コロナ帯電器に電圧を供給する電源は、ＴＲＥＫ社製高圧電源６１０Ｅを使用し、表面電位の計測には、ＴＲＥＫ社製表面電位計Ｍｏｄｅｌ３４４とＴＲＥＫ社製表面電位計プローブＭｏｄｅｌ６０００Ｂ−７Ｃを使用した。また、感光体は、リコーPC LASER SP-90用感光体と同じ材料・処方構成を使用した。測定条件として、感光体面での照度（ミノルタ社製、Ｔ−１Ｍで計測）は１９．７ｌｕｘとし、感光体回転数は１８００ｒｐｍで特性評価を実施した。
図２では、ライトガイドには林時計工業製多成分ガラスファイバーを使用して計測した。

＜比較例５＞
図１の特性評価装置において、タングステンランプ新品時にランプ点灯電圧が２８５６Ｋとなるランプ点灯電圧１０６．０Ｖで特性評価を実施した。

＜比較例６＞
図２の特性評価装置において、タングステンランプ新品時にランプ点灯電圧を１０６．０Ｖとして特性評価を実施した。

＜比較例７＞
図２の特性評価装置において、タングステンランプ新品時にランプ点灯電圧を８０．０Ｖとして特性評価を実施した。

＜実施例２＞
図２の特性評価装置において、タングステンランプ新品時にランプ点灯電圧を９０．０Ｖとして特性評価を実施した。

＜比較例８＞
図２の特性評価装置において、タングステンランプ新品時にランプ点灯電圧を１１５．０Ｖとして特性評価を実施した。
特性評価装置で感光体の電位が−８００Ｖから−８０Ｖに減衰するまでの白色光感度（電位が減衰するまでに要した時間と、露光照度を乗じて算出した露光量）を算出した結果を表４に示す。また、ランプ点灯電圧と本来の感度値との差についての関係を図６のグラフに示す。

表４の結果から、同じランプを使用した場合において、光源からの光を感光体照射面に導くまでの経路内に、ライトガイド等の光スペクトルを変化してしまう可能性があるものを使用した場合には、白色光感度に違いが生じることが分かる（比較例５と比較例６）。その場合は、ランプ点灯電圧を変化させることで、本来の計測結果を得ることができることも分かる（比較例５と実施例２）。しかし、ランプ点灯電圧を変化させる場合には、白色光感度が遅くなった場合には、ランプ点灯電圧を下げる方法でなければ、逆に本来の計測結果から大きく離れてしまうことも分かる（比較例８）。
図２では、先述の図１と同様にコントローラ側から露光ランプの点灯電圧を調整できる構造となっている。基準とする感光体の白色光感度をコントローラの記憶領域にあらかじめ保存しておき、これとそのときの感度計測結果を比較し、白色光感度が遅い場合にはランプ点灯電圧を下げ、感度が同レベルになるランプ点灯電圧を検索する機能を持たせることで、測定者の負担が軽減する。実際に、この機能を使った場合では、測定者の測定時に拘束される時間が、平均で約１０分間短縮された。ランプ点灯電圧調整機能のフローチャートを図４に示す。
また、基準とする感光体の判定基準は本来の感度値の±３％としていたため、ライトガイドを使用した場合でも、ランプ点灯電圧９０Ｖであれば計測可能であることが分かった。

本発明に係る特性評価装置の概略図の１例を示す図である。本発明に係る特性評価装置の概略図の他の例を示す図である。発光スペクトルを比較した図である。本発明に係るランプ点灯電圧自動調整機能のフローチャートを示す図である。ランプ点灯電圧と本来の感度値との差についての関係を示す図である。ランプ点灯電圧と本来の感度値との差についての関係を示す他の図である。

符号の説明

１感光体ドラム
２露光ガイドボックス
３表面電位計プローブ
４表面電位計
５信号処理回路
６コロナ帯電器
７電源
８除電用光源
９信号処理回路
１０露光ランプ
１１ランプボックス
１２ライトガイド

Claims

帯電装置、白色光光源を有する露光装置、表面電位検出装置を備えた電子写真用感光体の特性評価装置において、
基準とする感光体の白色光感度値を測定し、
前記白色光感度値が任意に設定される判定基準値内にない場合に、
前記白色光光源のランプ点灯電圧を変化させ、
測定対象とする感光体の感度を計測する電子写真用感光体特性評価方法。
なお白色光感度値は任意に設定される電位レベルに減衰するまでに要した時間と露光照度の積で表される。
前記基準とする感光体の白色光感度が、遅く測定される場合は、白色光光源のランプ点灯電圧を低い方に下げて測定対象とする感光体の感度を測定することを特徴とする請求項１に記載の電子写真用感光体特性評価方法。
前記基準とする感光体の白色光感度が、早く測定される場合は、白色光光源のランプ点灯電圧を上げて測定対象とする感光体の感度を測定することを特徴とする請求項１に記載の電子写真用感光体特性評価方法。
請求項１乃至３のいずれかに記載の電子写真用感光体特性評価方法において、前記基準とする感光体の白色光感度に合わせて、白色光光源のランプ点灯電圧を自動調整する機能がついていることを特徴とする電子写真用感光体特性評価装置。